Земная кора – верхняя каменная оболочка Земли. Основными химическими элементами, входящими в состав слагающих пород, являются: кислород, кремний, алюминий, а также железо, кальций, натрий, калий и магний. А в целом - в небольших количествах здесь содержатся все элементы таблицы Менделеева.
По физическим свойствам кора делится на три слоя: осадочный, гранитный и базальтовый. По особенностям строения и мощности выделяют два типа коры: материковый и океанический. Толщина материковой коры составляет под равнинами около 30 км, под горными странами – до 70 км (Гималаи, Тибетское плато). Осадочный слой материковой коры имеет мощность от 0 до15 км, гранитный – в среднем около 10 км, базальтовый – 20 км. Океаническая кора состоит из осадочного слоя (менее 1 км) и базальтового средней мощности около 4 км.
ТаблицаВнутреннее строение Земли
| Слой | Толщина,км | Глубина раздела, км | Объем, % | Вычисленная плотность, г/см3 |
| КораМантияЯдро (жидкое внешнее)Ядро (твердое внутреннее) | 5-40286022001250 | Изменчива290051206371 | 1,582,315,40,8 | 2,8 (средн)3,3-5,810,0-11,013,0-13,5 |
Земная кора делится на обширные участки со слабой подвижностью и относительно равнинным рельефом, которые в геологии называются платформами. В их строении выделяются два яруса: складчатый фундамент платформы и осадочный чехол. В пределах платформы выделяются щиты и плиты. Щиты - обнаженные выступы складчатого и метаморфизованного фундамента; плиты – участки платформы, на которых фундамент перекрыт осадочным чехлом. В зависимости от возраста платформы делятся на древние, фундамент которых докембрийского возраста (Восточно-Европейская, Сибирская и другие платформы), и молодые, имеющие фундамент палеозойского и мезозойского возраста (например, Западно-Сибирская платформа, Туранская).
Подвижные участки земной коры называются геосинклиналями. Это узкие, длинные прогибы земной коры, заполненные осадочными и вулканическими горными породами, которые в результате длительных тектонических деформаций превратились в складчатые горные сооружения. В настоящее время на Земле выделяют следующие крупнейшие геосинклинальные пояса: Тихоокеанский, Средиземноморский, Урало-Охотский, Атлантический и Арктический.
Мантия располагается под земной корой до глубины 2900 и имеет толщину около 2860 км. На нее приходится свыше 82 % всего объема Земли. Мантия состоит в основном из окислов магния, железа и кремния. При продолжении вглубь в слое мантии возрастает плотность вещества (от 3,5 до 5,5 г/см3), температура (от 500 до 38000С), а давление на границе с ядром достигает 1,3 млн. атмосфер. Мантия, благодаря высокому давлению, находится в твердом состоянии, несмотря на большую температуру.
По состоянию вещества мантия делится на несколько слоев, из которых более отчетливо выделяется два – верхняя и нижняя мантия. Верхняя мантия распространяется до глубины примерно 900 км от земной поверхности. Вещество здесь находится в твердом кристаллическом состоянии. Она имеет прямое отношение к геотектоническим процессам, вызывающим движение материков, и к формированию вулканических извержений. Земная кора и верхняя мантия образуют литосферу. Ниже литосферы лежит астеносфера (податливая сфера), в которой вещество имеет пластичное, расплавленное состояние. Это нижняя мантия.
Ядро – центральная часть Земли. Оно делится на две части: внешнее и внутреннее ядро. Верхний раздел, отделяющий ядро от мантии, проходит на глубине 2900 км; нижний, определяющий границу внешнего и внутреннего ядра,- на глубине 5120 км.
Внешнее ядро составляет 15,4 % всего объема Земли. Толщина его составляет около 2200 км. Считается, что внешнее ядро состоит из железо-никелевого сплава с примесью более легких элементов, таких, как кремний и сера. Но это предполагаемые данные, рассчитанные по скорости прохождения сейсмических волн, изменяющейся на разных участках от 8,1 до 10,4 км/с, и плотности вещества, которая по расчетам находится в пределах 9,4-12,0 г/см 3.
Внутреннее ядро составляет 0,8% всего объема Земли и имеет толщину (радиус) 1250 км. О составе и строении внутреннего ядра известно еще меньше, чем о внешнем. По характеру прохождения сейсмических волн предполагается, что вещество внутреннего ядра находится в твердом состоянии. По расчетам плотность его достигает 13,0-13,5 г/см3, а давление превышает 218000кг/см2. Температура ядра достигает 4000ОС. В таких условиях вещество переходит в металлическую фазу, когда электронные оболочки атомов разрушаются и образуется электронная плазма отдельных химических элементов. Высвобождающиеся при этом электроны образуют кольцевые вихри, что является причиной формирования постоянного магнитного поля Земли и всех связанных с ним явлений на Земле.
1.3 Литосферные плиты и их движение
литосферный рельефообразующий земля туманность
Под литосферными плитами понимаются крупные блоки литосферы Земли, находящиеся в постоянном движении и ограниченные активными зонами разломов.
Теория, объясняющая причины и характер их движения, называется тектоникой плит. Она начала развиваться в 60-70-е гг. нашего столетия.
Тектонике плит, как научной теории, предшествовали геосинклинальная теория и теория континентального дрейфа. Не зная сущности этих теорий, трудно понять и изучить теорию тектоники плит, так как они объяснили многие сложные особенности динамики Земли.
Геосинклинальная теория основывается на том, что большинство крупных горных систем на Земле образуют пояса незначительной ширины и большой длины. Для них характерна складчатость, которая проявляется в виде хребтов, сложенных поднятыми из глубины осадочными отложениями. Последние накопились во время предшествующей стадии развития рельефа, когда на месте горной системы существовала впадина в виде прогиба, занятого водой. Стадии этого процесса следующие. Первоначально впадина заполняется осадочными породами. Эта стадия осадконакопления может длиться несколько миллионов лет. Затем следует стадия горообразования (орогенеза), когда происходит деформация накопившихся пород, образование складок и поднятие территории. Затем следует эрозионное разрушение и повторное накопление осадочного материала. В конечном итоге в результате действия разных сил (эрозия, погружение суши или поднятие уровня моря и др.) остатки гор могут быть затоплены полностью.
Теория континентального дрейфа сформировалась в начале XX в. В ее основе были преимущественно работы немецкого геолога Альфреда Вегенера, которые имели следующие предпосылки:
1) существование первичной цельной континентальной массы, названной «Пангея» (греч. «вся земля»)
2) ее распад на отдельные части;
3) дрейф континентальных частей земной коры.
Наглядным доказательством дрейфа континентов является совмещение краев материков. Многие континенты хорошо совмещаются друг с другом, особенно если брать для совмещения не их береговые линии, а край континентального шельфа. В этом можно убедиться при помощи карты, совмещая Южную Америку и Африку, Северную Америку, Гренландию и Европу. Соединяя Южную Америку, Африку, Австралию, Антарктиду и южную часть Азии, можно получить цельный древний континент Гондвана. Имеется много других фактов в пользу этой теории. Однако есть и возражения, особенно из-за неясности в источнике энергии, необходимой для передвижения континентов, и в механизме этого явления.
Теория тектоники плит возникла в продолжение предыдущих. Она направлена на решение задач, оставшихся нерешенными от теорий геосинклинального развития и дрейфа континентов. Суть теории тектоники плит в том, что литосфера Земли разделена на 7 крупных плит (Евразия, Африка, Северная и Южная Америка, Австралия, Антарктида и Тихий океан), движущихся относительно друг друга. Основание движущихся плит находится в астеносфере, т.е. в той части мантии, где вещество имеет пластичное состояние. Перемещение плит может приводить к их сближению. Плиты могут удаляться друг от друга. Плиты также могут двигаться, не касаясь друг друга.
Плиты имеют толщину от 75 до 125 км. На их краях возникают сейсмические активные зоны, для которых характерны частые землетрясения. Они включают как континентальную, так и океаническую кору. Например, граница между плитами Евразии и Северной Америки, а также Африки и Южной Америки, проходят по Срединно-Атлантическому подводному хребту.
Землетрясения подразделяются на тектонические, вулканические и денудационные. На долю тектонических землетрясений приходится 95% всех землетрясений Земли. Они возникают в местах столкновения литосферных плит. Вулканические землетрясения связаны с извержением вулканов. Денудационные образуются в результате протекания обвальных, карстовых и других денудационных процессов. Если очаги землетрясения находятся под толщей вод океанов или морей, образуются волны (цунами), которые распространяются со скоростью до 800 км/час и имеют высоту более 30 м. под океаном.
Согласно теории тектоники плит, большинство крупных горных систем (Анды, Гималаи и др.) являются результатом столкновения плит. Механизм этого явления до конца не выяснен. Считается, что основными причинами движения плит являются силы, действующие в земной коре и в мантии. Предполагается, что основным источником энергии, необходимой для тектонических движений, могут быть радиоактивность, гравитационные силы, влияние лунных и солнечных приливных явлений и др.